CN110182323B - 海上风电机组安装运输一体船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了海上风电机组安装运输一体船，它涉及海上风电机组安装技术领域。它包括船体、旋转安装装置、移动轨道、风机塔筒固定卡槽、塔筒；所述船体上设有移动轨道，旋转安装装置安装在移动轨道的上方，船体的两侧边分别设有两个移动轨道，同侧的两移动轨道之间设有风机塔筒固定卡槽，风机塔筒固定卡槽内固定有塔筒；所述旋转安装装置包括转盘支撑平台、旋转平台、液压缸支撑平台、液压缸、塔筒锁紧装置一、旋转轴结构一、升降臂、塔筒锁紧装置二、旋转机械臂、旋转轴结构二。本发明的优点在于：在船体上设置移动轨道，旋转平台可代替吊装设备，通过移动的方式使风机塔筒从甲板移动到安装点，做到风机的整机运输以及安装，提升风机安装效率。

Description

海上风电机组安装运输一体船

技术领域

本发明涉及海上风电机组安装技术领域，具体涉及海上风电机组安装运输一体船。

背景技术

海上风电作为一种高清洁新能源产业，国内外各领域的研究正进入到一个蓬勃发展时期。为了进一步提升风电的竞争力，需要不断进行改善设计，降低生产、制造、运输、安装等各个环节的成本。目前海上风机的安装，主要依赖于浮式起重船和自升式起重平台来完成，但是安装时间久、工作效率低，安装成本过大。早期的安装船主要是其他海洋工程船改造而来，许多不具备自航能力，但随着海上风机的大型化，采用自航自升式风机安装船进行安装逐渐成为发展趋势。据统计表明，海上风机安装成本占总投入的比重很大。

现有技术中，CN201811390343.8公开了一种海上风电机组安装船装置及其安装方法，它通过安装船装置独立作业，不需要利用海上运输平台运输，安装时也不需要海上安装平台和专用起重船进行专门的机械吊装，提高了安装效率，但是它只是将吊机设置在了船本体上，不需要额外的海上安装平台和起重船，对塔筒的移动和安装仍然是分开操作的，还是需要通过吊机对塔筒进行安装，结构、操作等不够简化，成本仍然高。因此，研究一种成本低廉、操作安全的运输安装一体船，将有利于风电产业的可持续发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供海上风电机组安装运输一体船，能够解决风机的整体运输、安装问题，做到从生产港口整机装船，整机运输，整机安装。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：它包括船体、旋转安装装置、移动轨道、风机塔筒固定卡槽；所述船体上设有与船体长度方向平行的移动轨道，旋转安装装置安装在移动轨道的上方，船体的两侧边分别设有两个移动轨道，同侧的两移动轨道之间设有风机塔筒固定卡槽，风机塔筒固定卡槽内固定有多个塔筒；所述旋转安装装置包括转盘支撑平台、旋转平台、液压缸支撑平台、液压缸、塔筒锁紧装置一、旋转轴结构一、升降臂、塔筒锁紧装置二、旋转机械臂、旋转轴结构二，旋转安装装置的底部为转盘支撑平台，转盘支撑平台上方设有旋转平台，旋转平台外侧设有升降臂卡槽和液压缸支撑平台，液压缸支撑平台在升降臂卡槽的下方，升降臂卡槽内卡设有升降臂，液压缸支撑平台上设有液压缸，液压缸设在升降臂的底部，升降臂、液压缸构成塔筒的升降***，升降臂外端连接有旋转轴结构一，旋转轴结构一外端通过钢结构连接塔筒锁紧装置一；所述旋转平台上连接风机固定塔，风机固定塔的外侧连接有旋转轴结构二和塔筒锁紧装置二，旋转轴结构二通过旋转机械臂连接塔筒锁紧装置二；所述塔筒的顶部安装有机舱，塔筒的底部安装在固定柱中，固定柱在风机塔筒固定卡槽内部。

进一步的，所述转盘支撑平台的底部通过移动块安装在移动轨道内部，船体内部设有驱动装置，驱动装置驱动移动块在移动轨道内平移。

进一步的，所述旋转平台的底部通过转动轴与转盘支撑平台活动连接，转盘支撑平台内设有驱动电机，驱动电机驱动旋转平台进行旋转。

进一步的，所述旋转平台的底部侧边和转盘支撑平台的侧边分别有多个卡槽，旋转平台侧边设有驱动装置和卡槽固定块，驱动装置驱动卡槽固定块移动至卡槽内，将旋转平台和转盘支撑平台卡住固定。

利用上述海上风电机组运输安装一体船实施运输和安装，包括以下步骤：

第一步，船舶靠泊在风机生产港口，并且风机整机组装完毕；

第二步，利用港口的起吊装置，把风机整机吊装在船舶甲板上的风机塔筒固定卡槽内，并使其安装在固定柱内固定好；

第三步，船舶自航至待安装海域，并使用一体船上的系泊定位***，使船舶固定在安装海域；

第四步，通过旋转平台的旋转，使可开合的塔筒锁紧装置一和可开合的塔筒锁紧装置二旋转到船体上风机塔筒固定卡槽所在位置，并通过旋转轴结构一和旋转轴结构二打开可开合的塔筒锁紧装置一和塔筒锁紧装置二，旋转轴结构一和旋转轴结构二通过小型电机驱动；

第五步，移动转盘支撑平台至塔筒侧边，闭合可开合的塔筒锁紧装置一和塔筒锁紧装置二，可开合的塔筒锁紧装置一和塔筒锁紧装置二将塔筒锁住，启动塔筒升降***，使塔筒从风机塔筒固定卡槽内提升至甲板上方，旋转旋转平台使塔筒转至船体外侧安装海域；

第六步，固定旋转平台，打开塔筒锁紧装置一，启动风机升降***，使升降机构下降，缓慢下放塔筒，直至安装到基底位置，安装结束；

第七步，所有设备全部归位，收起系泊定位***，航行至下一个安装海域，重复上述步骤，直至所有风机机组安装完毕。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明海上风电机组运输安装一体船，在船体上设置了移动轨道，旋转平台就可以代替吊装设备，通过移动的方式使风机塔筒从甲板移动到安装点，这是现有设备所没有涉及的，做到风机的整机运输以及整机安装；

2、安装过程中省去了吊装设备，安装效率高，节约安装成本，可同时适用于单桩或Spar浮式风电场的安装，可大大提升风机安装效率；

3、船体上安装了旋转平台，可灵活移动塔筒的位置；

4、船体甲板上设置风机塔筒固定卡槽，可保证风机塔筒在运输过程中保持稳定状态；

5、旋转平台上设置有风机塔筒的升降***，可利用液压缸给其提供升降动力，这样可以有效地给定风机塔筒的上升或下降状态，从而便捷地安装风机塔筒；

6、在船体的甲板一端对称安装两个风机塔筒的旋转安装***，这样有利于复杂海况下合理定位船***置，结合海况来决定启用其中一个安装***进行安装风机。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图2中A-A处的剖视图；

图4是图2中Ⅰ处的放大图；

图5是图3中Ⅱ处的放大图；

图6是本发明的升降臂的结构示意图；

图7是本发明的升降臂的俯视图；

图8是本发明的塔筒锁紧装置二的闭合示意图；

图9是本发明的塔筒锁紧装置二的打开示意图。

附图标记说明：1-转盘支撑平台；2-旋转平台；3-升降臂卡槽；4-液压缸支撑平台；5-液压缸；6-塔筒锁紧装置一；7-旋转轴结构一；8-升降臂；9-塔筒锁紧装置二；10-移动轨道；11-风机塔筒固定卡槽；12-塔筒；13-机舱；14-风机固定塔；15-船体；16-旋转机械臂；17-旋转轴结构二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1和图2所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包括船体15、旋转安装装置、移动轨道10、风机塔筒固定卡槽11；所述船体15一端两侧对称设置有两个旋转安装装置，供风电机组安装过程中的移动和升降，甲板两侧分别对称排列六个组装完整的风电机组，其中一个已经装载在一侧旋转安装装置上，船体上风电机组的整机个数可根据船型大小灵活设定；

所述船体15两侧分别设有风机塔筒固定卡槽11，用于风机从制造地或港口至安装海域运输过程中的安全固定，塔筒12的顶部安装有机舱13，塔筒12的底部安装在固定柱中，固定柱在风机塔筒固定卡槽11内部；所述船体15上设有与船体15长度方向平行的移动轨道10，旋转安装装置安装在移动轨道10的上方，船体15的两侧边分别设有两个移动轨道10，同侧的两移动轨道10之间设有风机塔筒固定卡槽11；

所述旋转安装装置的底部为转盘支撑平台1，转盘支撑平台1上方设有旋转平台2，旋转平台2外侧设有升降臂卡槽3和液压缸支撑平台4，液压缸支撑平台4在升降臂卡槽3的下方，升降臂卡槽3内卡设有升降臂8，液压缸支撑平台4上设有液压缸5，液压缸5设在升降臂8的底部，升降臂8、液压缸5构成塔筒12的升降***，升降臂8外端连接有旋转轴结构一7，旋转轴结构一7外端通过钢结构连接塔筒锁紧装置一6，组成风机塔筒12下部的固定机构；

所述旋转平台2上连接风机固定塔14，风机固定塔14的外侧连接有旋转轴结构二17和塔筒锁紧装置二9，旋转轴结构二17通过旋转机械臂16连接塔筒锁紧装置二9，组成风机塔筒12的上部固定机构，图1中旋转平台2此时正处于安装地点位置，两个可开合的塔筒锁紧装置一6和塔筒锁紧装置二9均处于船体15外侧；

所述旋转平台2的底部通过转动轴与转盘支撑平台1活动连接，转盘支撑平台1内设有驱动电机，驱动电机驱动旋转平台1进行旋转；所述旋转平台2的底部侧边和转盘支撑平台1的侧边分别有多个卡槽，旋转平台2侧边设有驱动装置和卡槽固定块，驱动装置驱动卡槽固定块移动至卡槽内，将旋转平台2和转盘支撑平台1卡住固定。

如图3所示，在甲板两侧对称设置有两个宽5M、深度10M风机固定塔筒卡槽11（尺寸大小可根据风电机组的型号作相应的调整），在风机固定塔筒卡槽11内分别排列了三个固定柱，固定柱直径可依据塔筒12的不同型号设置其大小；所述的移动轨道10分别对称设置在风机固定塔筒卡槽11两侧，可供转盘支撑平台1在甲板上稳定平移；所述转盘支撑平台1安装在移动轨道10上，以上组成移动平台，满足旋转平台2对风机的装载；所述转盘支撑平台1的底部通过移动块安装在移动轨道10内部，船体15内部设有驱动装置，驱动装置驱动移动块在移动轨道10内平移。

如图4-7所示，所述升降臂8通过嵌入式的方式安装在升降臂卡槽3内，升降臂卡槽3内设置光滑内壁，以供在升降臂8升降过程顺畅，升降臂结构如图6、7所示，所述旋转轴结构一7和升降臂8右端铰链在一起，并通过钢结构与可开合的塔筒锁紧装置一6连接，可通过启动旋转轴结构一7打开或闭合塔筒锁紧装置一6，液压缸5作为升降机构的主要动力装备，下端设置有液压缸支撑平台4，上端与升降臂8固定连接，以上组成风电机组的升降机构，旋转轴结构一7通过小型电机驱动。

如图8-9所示，所述风机固定塔14外侧通过旋转轴结构二17连接机械臂16，旋转机械臂16一端固定连接可开合的塔筒锁紧装置二9，以上组成风电机组塔筒12上部的固定机构，可通过启动旋转轴结构二17来控制可开合的塔筒锁紧装置二9的开合，旋转轴结构二17通过小型电机驱动。

以上所述的液压缸5、驱动电机、驱动装置、小型电机等均与船体15上的控制***电连接。以上所述的液压缸5、驱动电机、驱动装置、小型电机、控制***等部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本领域技术人员可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知的，不再阐述。

利用上述海上风电机组运输安装一体船实施运输和安装，实施步骤如下：

第一步，船舶靠泊在风机生产港口，并且风机整机组装完毕；

第二步，利用港口的起吊装置，把风机整机吊装在船舶甲板上的塔筒固定卡槽11内，并使其安装在固定柱内固定好；

第三步，船舶自航至待安装海域，并使用一体船上的系泊定位***，使船舶固定在安装海域；

第四步，通过旋转平台2的旋转，使可开合的塔筒锁紧装置一6和可开合的塔筒锁紧装置二9旋转到船体15上风机塔筒固定卡槽11所在位置，并通过旋转轴结构一7和旋转轴结构二17打开可开合的塔筒锁紧装置一6和塔筒锁紧装置二9，旋转轴结构一7和旋转轴结构二17通过小型电机驱动；

第五步，移动转盘支撑平台1至塔筒12侧边，闭合可开合的塔筒锁紧装置一6和塔筒锁紧装置二9，可开合的塔筒锁紧装置一6和塔筒锁紧装置二9将塔筒12锁住，启动塔筒12升降***，使塔筒12从风机塔筒固定卡槽11内提升至甲板上方，旋转旋转平台2使塔筒12转至船体15外侧安装海域；

第六步，固定旋转平台2，打开塔筒锁紧装置一6，启动风机升降***，使升降机构下降，缓慢下放塔筒12，直至安装到桩基位置，安装结束；

第七步，所有设备全部归位，收起系泊定位***，航行至下一个安装海域，重复上述步骤，直至所有风机机组安装完毕。

本具体实施方式在船体上设置了移动轨道，旋转平台就可以代替吊装设备，通过移动的方式使风机塔筒从甲板移动到安装点，这是现有设备所没有涉及的，做到风机的整机运输以及整机安装；安装过程中省去了吊装设备，安装效率高，节约安装成本，可同时适用于单桩或Spar浮式风电场的安装，可大大提升风机安装效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.海上风电机组安装运输一体船，其特征在于：包括船体、旋转安装装置、移动轨道、风机塔筒固定卡槽；所述船体上设有与船体长度方向平行的移动轨道，旋转安装装置安装在移动轨道的上方，船体的两侧边分别设有两个移动轨道，同侧的两移动轨道之间设有风机塔筒固定卡槽，风机塔筒固定卡槽内固定有多个塔筒；

所述旋转安装装置包括转盘支撑平台、旋转平台、液压缸支撑平台、液压缸、塔筒锁紧装置一、旋转轴结构一、升降臂、塔筒锁紧装置二、旋转机械臂、旋转轴结构二，旋转安装装置的底部为转盘支撑平台，转盘支撑平台上方设有旋转平台，旋转平台外侧设有升降臂卡槽和液压缸支撑平台，液压缸支撑平台在升降臂卡槽的下方，升降臂卡槽内卡设有升降臂，液压缸支撑平台上设有液压缸，液压缸设在升降臂的底部，升降臂、液压缸构成塔筒的升降***，升降臂外端连接旋转轴结构一，旋转轴结构一外端通过钢结构连接塔筒锁紧装置一；

所述旋转平台上连接风机固定塔，风机固定塔的外侧连接有旋转轴结构二和塔筒锁紧装置二，旋转轴结构二通过旋转机械臂连接塔筒锁紧装置二；所述塔筒的顶部安装有机舱，塔筒的底部安装在固定柱中，固定柱在风机塔筒固定卡槽内部。

2.根据权利要求1所述的海上风电机组安装运输一体船，其特征在于：所述转盘支撑平台的底部通过移动块安装在移动轨道内部，船体内部设有驱动装置，驱动装置驱动移动块在移动轨道内平移。

3.根据权利要求1所述的海上风电机组安装运输一体船，其特征在于：所述旋转平台的底部通过转动轴与转盘支撑平台活动连接，转盘支撑平台内设有驱动电机，驱动电机驱动旋转平台进行旋转。

4.根据权利要求1所述的海上风电机组安装运输一体船，其特征在于：所述旋转平台的底部侧边和转盘支撑平台的侧边分别有多个卡槽，旋转平台侧边设有驱动装置和卡槽固定块，驱动装置驱动卡槽固定块移动至卡槽内，将旋转平台和转盘支撑平台卡住固定。

5.根据权利要求1所述的海上风电机组安装运输一体船，其特征在于：利用上述海上风电机组运输安装一体船实施运输和安装，包括以下步骤：

第一步，船舶靠泊在风机生产港口，并且风机整机组装完毕；

第二步，利用港口的起吊装置，把风机整机吊装在船舶甲板上的风机塔筒固定卡槽内，并使其安装在固定柱内固定好；

第三步，船舶自航至待安装海域，并使用一体船上的系泊定位***，使船舶固定在安装海域；

第四步，通过旋转平台的旋转，使可开合的塔筒锁紧装置一和可开合的塔筒锁紧装置二旋转到船体上风机塔筒固定卡槽所在位置，并通过旋转轴结构一和旋转轴结构二打开可开合的塔筒锁紧装置一和塔筒锁紧装置二，旋转轴结构一和旋转轴结构二通过小型电机驱动；

第五步，移动转盘支撑平台至塔筒侧边，闭合可开合的塔筒锁紧装置一和塔筒锁紧装置二，可开合的塔筒锁紧装置一和塔筒锁紧装置二将塔筒锁住，启动塔筒升降***，使塔筒从风机塔筒固定卡槽内提升至甲板上方，旋转旋转平台使塔筒转至船体外侧安装海域；

第六步，固定旋转平台，打开塔筒锁紧装置一，启动风机升降***，使升降机构下降，缓慢下放塔筒，直至安装到基底位置，安装结束；

第七步，所有设备全部归位，收起系泊定位***，航行至下一个安装海域，重复上述步骤，直至所有风机机组安装完毕。

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